一种风机的塔架和单桩的优化方法及系统与流程

1.本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种风机的塔架和单桩的优化方法及系统。


背景技术：

2.风机(如海上风电)的塔架和单桩基础整体类似于悬臂梁结构，在优化塔架和单桩时，首先会先确定塔架和单桩的直径以满足频率和变形(泥面转角)的要求，随后对塔架和单桩的壁厚进行优化。
3.目前通常采用以下传统算法来优化壁厚：从上到下对每一段塔架和单桩的壁厚进行优化(例如从较小的壁厚开始，每次迭代增加一个步长)，直至满足规范要求。但是，前述传统算法迭代计算的次数较多，需要耗费较长的计算时间和计算资源。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供一种风机的塔架和单桩的优化方法及系统，以解决传统算法存在的需要耗费较长的计算时间和计算资源等问题。
5.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
6.本发明实施例第一方面公开一种风机的塔架和单桩的优化方法，所述方法包括：
7.对风机的第一塔架和第一单桩的直径进行迭代优化，以得到满足预设的直径收敛准则的第二塔架和第二单桩；
8.根据所述第二塔架和所述第二单桩的壁厚，确定每一所述第二塔架的塔架校核参数和每一所述第二单桩的单桩校核参数，所述塔架校核参数包含所述第二塔架的极限强度、屈曲强度和疲劳强度，所述单桩校核参数包含所述第二单桩的uc值和疲劳强度，所述uc值用于评估强度；
9.根据所述塔架校核参数和所述单桩校核参数，确定不满足预设的壁厚收敛准则的所述第二塔架和/或所述第二单桩；
10.将不满足所述壁厚收敛准则的所述第二塔架和/或所述第二单桩的壁厚增加第一预设步长，返回执行根据所述第二塔架和所述第二单桩的壁厚，确定每一所述第二塔架的塔架校核参数和每一所述第二单桩的单桩校核参数这一步骤，直至所有所述第二塔架和所有所述第二单桩满足所述壁厚收敛准则。
11.优选的，根据所述塔架校核参数和所述单桩校核参数，确定不满足预设的壁厚收敛准则的所述第二塔架和/或所述第二单桩，包括：
12.针对每一第二塔架，若所述第二塔架的所述塔架校核参数大于相应的结构裕度系数，确定所述第二塔架不满足预设的壁厚收敛准则；
13.针对每一第二单桩，若所述第二单桩的所述单桩校核参数大于相应的结构裕度系数，确定所述第二单桩不满足所述壁厚收敛准则。
14.优选的，所述塔架校核参数相应的结构裕度系数包括：分别与所述第二塔架的极
限强度、屈曲强度和疲劳强度对应的第一结构裕度系数、第二结构裕度系数和第三结构裕度系数；所述单桩校核参数相应的结构裕度系数包括：分别与所述第二单桩的uc值和疲劳强度对应的第四结构裕度系数和第五结构裕度系数。
15.优选的，所述方法还包括：
16.当所有所述第二塔架和所有所述第二单桩满足所述壁厚收敛准则，输出所有所述第二塔架和所有所述第二单桩的直径和壁厚。
17.优选的，对风机的第一塔架和第一单桩的直径进行迭代优化，以得到满足预设的直径收敛准则的第二塔架和第二单桩，包括：
18.根据风机的第一塔架和第一单桩的直径，计算整体结构的频率和泥面转角；
19.若所述整体结构的频率和泥面转角满足预设的直径收敛准则，确定所述第一塔架和所述第一单桩为满足所述直径收敛准则的第二塔架和第二单桩；
20.若所述整体结构的频率和泥面转角不满足所述直径收敛准则，将所有所述第一塔架和所有所述第一单桩的直径增加第二预设步长，返回执行根据风机的第一塔架和第一单桩的直径，计算整体结构的频率和泥面转角这一步骤。
21.本发明实施例第二方面公开一种风机的塔架和单桩的优化系统，所述系统包括：
22.优化单元，用于对风机的第一塔架和第一单桩的直径进行迭代优化，以得到满足预设的直径收敛准则的第二塔架和第二单桩；
23.第一确定单元，用于根据所述第二塔架和所述第二单桩的壁厚，确定每一所述第二塔架的塔架校核参数和每一所述第二单桩的单桩校核参数，所述塔架校核参数包含所述第二塔架的极限强度、屈曲强度和疲劳强度，所述单桩校核参数包含所述第二单桩的uc值和疲劳强度，所述uc值用于评估强度；
24.第二确定单元，用于根据所述塔架校核参数和所述单桩校核参数，确定不满足预设的壁厚收敛准则的所述第二塔架和/或所述第二单桩；
25.处理单元，用于将不满足所述壁厚收敛准则的所述第二塔架和/或所述第二单桩的壁厚增加第一预设步长，返回执行所述第一确定单元，直至所有所述第二塔架和所有所述第二单桩满足所述壁厚收敛准则。
26.优选的，所述第二确定单元包括：
27.第一确定模块，用于针对每一第二塔架，若所述第二塔架的所述塔架校核参数大于相应的结构裕度系数，确定所述第二塔架不满足预设的壁厚收敛准则；
28.第二确定模块，用于针对每一第二单桩，若所述第二单桩的所述单桩校核参数大于相应的结构裕度系数，确定所述第二单桩不满足所述壁厚收敛准则。
29.优选的，所述塔架校核参数相应的结构裕度系数包括：分别与所述第二塔架的极限强度、屈曲强度和疲劳强度对应的第一结构裕度系数、第二结构裕度系数和第三结构裕度系数；所述单桩校核参数相应的结构裕度系数包括：分别与所述第二单桩的uc值和疲劳强度对应的第四结构裕度系数和第五结构裕度系数。
30.优选的，所述系统还包括：
31.输出单元，用于当所有所述第二塔架和所有所述第二单桩满足所述壁厚收敛准则，输出所有所述第二塔架和所有所述第二单桩的直径和壁厚。
32.优选的，所述优化单元包括：
33.计算模块，用于根据风机的第一塔架和第一单桩的直径，计算整体结构的频率和泥面转角；
34.确定模块，用于若所述整体结构的频率和泥面转角满足预设的直径收敛准则，确定所述第一塔架和所述第一单桩为满足所述直径收敛准则的第二塔架和第二单桩；
35.处理模块，用于若所述整体结构的频率和泥面转角不满足所述直径收敛准则，将所有所述第一塔架和所有所述第一单桩的直径增加第二预设步长，返回执行所述计算模块。
36.基于上述本发明实施例提供的一种风机的塔架和单桩的优化方法及系统，该方法为：对风机的第一塔架和第一单桩的直径进行迭代优化，以得到满足预设的直径收敛准则的第二塔架和第二单桩；根据第二塔架和第二单桩的壁厚，确定每一第二塔架的塔架校核参数和每一第二单桩的单桩校核参数；根据塔架校核参数和单桩校核参数，确定不满足预设的壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩；将不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚增加第一预设步长，返回执行确定每一第二塔架的塔架校核参数和每一第二单桩的单桩校核参数这一步骤，直至所有第二塔架和所有第二单桩满足壁厚收敛准则。本方案中，根据第二塔架和第二单桩的壁厚计算塔架校核参数和单桩校核参数。基于塔架校核参数和单桩校核参数确定不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩。增加不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚，并返回执行根据第二塔架和第二单桩的壁厚计算塔架校核参数和单桩校核参数，直至所有第二塔架和所有第二单桩满足壁厚收敛准则。每次迭代仅增加不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚，能够减少迭代计算的次数，从而降低计算时间和计算资源。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
38.图1为本发明实施例提供的一种风机的塔架和单桩的优化方法的流程图；
39.图2为本发明实施例提供的一种风机的塔架和单桩的优化方法的另一流程图；
40.图3为本发明实施例提供的对壁厚进行同步优化的优化过程示意图；
41.图4为本发明实施例提供的一种风机的塔架和单桩的优化系统的结构框图。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.在本技术中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没
有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
44.由背景技术可知，目前通常采用以下传统算法来优化壁厚：从上到下对每一段塔架和单桩的壁厚进行优化(例如从较小的壁厚开始，每次迭代增加一个步长)，直至满足规范要求。但是，前述传统算法迭代计算的次数较多，需要耗费较长的计算时间和计算资源。
45.例如：假设一共有50段塔架(塔筒)和40段单桩，采用前述传统算法优化时每段平均要优化20次，则传统算法共需迭代计算90*20＝1800次，需要耗费较长的计算时间和计算资源。
46.因此，本发明实施例提供一种风机的塔架和单桩的优化方法及系统，根据第二塔架和第二单桩的壁厚计算塔架校核参数和单桩校核参数。基于塔架校核参数和单桩校核参数确定不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩。增加不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚，并返回执行根据第二塔架和第二单桩的壁厚计算塔架校核参数和单桩校核参数，直至所有第二塔架和所有第二单桩满足壁厚收敛准则。每次迭代仅增加不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚，能够减少迭代计算的次数，从而降低计算时间和计算资源。
47.参见图1，示出了本发明实施例提供的一种风机的塔架和单桩的优化方法的流程图，该优化方法包括：
48.步骤s101：对风机的第一塔架和第一单桩的直径进行迭代优化，以得到满足预设的直径收敛准则的第二塔架和第二单桩。
49.在具体实现步骤s101的过程中，根据风机(如海上风电)的第一塔架和第一单桩的直径，计算整体结构(支撑结构)的频率和泥面转角；若整体结构的频率和泥面转角满足预设的直径收敛准则，确定该第一塔架和该第一单桩为满足直径收敛准则的第二塔架和第二单桩；若整体结构的频率和泥面转角不满足直径收敛准则，将所有第一塔架和所有第一单桩的直径增加第二预设步长，返回执行前述“根据风机的第一塔架和第一单桩的直径，计算整体结构的频率和泥面转角”这一步骤。
50.需要说明的是，泥面转角是指整体结构与泥面的转角；整体结构的频率和泥面转角与第一塔架和第一单桩的尺寸(也就是直径)相关。第二塔架和第二单桩具体是指：直径能够被用于计算得到满足直径收敛准则的频率和泥面转角的第一塔架和第一单桩。
51.例如：根据特定报告确定第一塔架和第一单桩的长度、直径、壁厚。设第一塔架的塔底直径d
tn
的初始值为d
t0
，m节第一塔架的壁厚t
tn
的初始值均为t
t0
，第一单桩的泥面直径d
pn
的初始值为d
p0
，n节第一单桩的壁厚t
pn
的初始值均为t
p0
。
52.从直径的初始值开始，根据第一塔架和第一单桩的直径，计算整体结构的频率和泥面转角；若频率和泥面转角满足直径收敛准则，确定该第一塔架和该第一单桩为满足直径收敛准则的第二塔架和第二单桩；若频率和泥面转角不满足直径收敛准则，则d
tn
＝d
tn-1
+
△
d，d
pn
＝d
pn-1
+
△
d，返回执行前述“根据第一塔架和第一单桩的直径，计算整体结构的频率和泥面转角”这一步骤，其中，
△
d为第二预设步长。
53.步骤s102：根据第二塔架和第二单桩的壁厚，确定每一第二塔架的塔架校核参数和每一第二单桩的单桩校核参数。
54.在具体实现步骤s102的过程中，根据第二塔架和第二单桩的壁厚，确定每一第二
塔架的塔架校核参数和每一第二单桩的单桩校核参数；塔架校核参数包含第二塔架的极限强度、屈曲强度和疲劳强度，单桩校核参数包含第二单桩的uc(unitycheck)值和疲劳强度，uc值用于评估强度。
55.也就是说，根据第二塔架和第二单桩的壁厚，对每一段(或者说每一节)第二塔架校核极限强度、屈曲强度和疲劳强度，以及对每一段第二单桩校核uc值和疲劳强度。
56.步骤s103：根据塔架校核参数和单桩校核参数，确定不满足预设的壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩。
57.在具体实现步骤s103的过程中，针对每一第二塔架，若该第二塔架的塔架校核参数大于相应的结构裕度系数，确定该第二塔架不满足预设的壁厚收敛准则；若该第二塔架的塔架校核参数小于等于相应的结构裕度系数，确定该第二塔架满足壁厚收敛准则。通过前述方式，筛选出不满足壁厚收敛准则的第二塔架。
58.针对每一第二单桩，若该第二单桩的单桩校核参数大于相应的结构裕度系数，确定第二单桩不满足壁厚收敛准则；若该第二单桩的单桩校核参数小于等于相应的结构裕度系数，确定该第二单桩满足壁厚收敛准则。通过前述方式，筛选出不满足壁厚收敛准则的第二单桩。
59.一些实施例中，塔架校核参数相应的结构裕度系数包括：分别与第二塔架的极限强度、屈曲强度和疲劳强度对应的第一结构裕度系数、第二结构裕度系数和第三结构裕度系数。单桩校核参数相应的结构裕度系数包括：分别与第二单桩的uc值和疲劳强度对应的第四结构裕度系数和第五结构裕度系数。
60.其中，与第二塔架的极限强度(记为srf
塔架极限
)对应的第一结构裕度系数记为s1，与第二塔架的屈曲强度(记为srf
塔架屈曲
)对应的第二结构裕度系数记为s2，与第二塔架的疲劳强度(记为srf
塔架疲劳
)对应的第三结构裕度系数记为s3。与第二单桩的uc值(记为srf
单桩uc
)对应的第四结构裕度系数记为s4，与第二单桩的疲劳强度(记为srf
单桩疲劳
)对应的第五结构裕度系数记为s5。
61.壁厚收敛准则具体为：第二塔架的极限强度(srf
塔架极限
)小于等于s1，第二塔架的屈曲强度(srf
塔架屈曲
)小于等于s2，第二塔架的疲劳强度(srf
塔架疲劳
)小于等于s3，第二单桩的uc值(srf
单桩uc
)小于等于s4，第二单桩的疲劳强度(srf
单桩疲劳
)小于等于s5。即壁厚收敛准则为：srf
塔架极限
≤s1，srf
塔架屈曲
≤s2，srf
塔架疲劳
≤s3，srf
单桩uc
≤s4，srf
单桩疲劳
≤s5。
62.需要说明的是，确定不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩具体是指：如果所有第二单桩均和部分第二塔架满足壁厚收敛准则，则确定得到不满足壁厚收敛准则的第二塔架；如果所有第二塔架和部分第二单桩均满足壁厚收敛准则，则确定得到不满足壁厚收敛准则的第二单桩；如果部分第二塔架和部分第二单桩满足壁厚收敛准则，则确定得到不满足壁厚收敛准则的第二塔架和第二单桩。
63.步骤s104：将不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚增加第一预设步长，返回执行步骤s102，直至所有第二塔架和所有第二单桩满足壁厚收敛准则。
64.在具体实现步骤s104的过程中，筛选得到不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩后，针对不满足壁厚收敛准则的第二塔架，将不满足壁厚收敛准则的第二塔架的壁厚增加第一预设步长，针对不满足壁厚收敛准则的第二单桩，将不满足壁厚收敛准则的第二单桩的壁厚增加第一预设步长；壁厚增加第一预设步长后返回执行步骤s102，直至所
有第二塔架和所有第二单桩均满足壁厚收敛准则(相当于优化结束)。
65.也就是说，对不满足壁厚收敛准则的第二塔架第二单桩执行以下操作后返回执行步骤s102：t
tj,n
＝t
tj,n-1
+
△
t，t
pj,n
＝t
pj,n-1
+
△
t。其中，
△
t为第一预设步长，t
tj,n-1
为不满足壁厚收敛准则的第二塔架的壁厚，t
pj,n
为不满足壁厚收敛准则的第二单桩的壁厚。
66.一些实施例中，当所有第二塔架和所有第二单桩满足壁厚收敛准则，输出所有第二塔架和所有第二单桩的直径和壁厚。即优化结束后，所有第二塔架和所有第二单桩均满足壁厚收敛准则，此时输出所有第二塔架和所有第二单桩的直径和壁厚。
67.在本发明实施例中，根据第二塔架和第二单桩的壁厚计算塔架校核参数和单桩校核参数。基于塔架校核参数和单桩校核参数确定不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩。增加不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚，并返回执行根据第二塔架和第二单桩的壁厚计算塔架校核参数和单桩校核参数，直至所有第二塔架和所有第二单桩满足壁厚收敛准则。每次迭代仅增加不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚，能够减少迭代计算的次数，从而降低计算时间和计算资源。
68.为更好解释说明上述本发明实施例图1中的内容，通过图2示出的一种风机的塔架和单桩的优化方法的另一流程图进行举例说明，图2包括以下步骤：
69.步骤s201：确定第一塔架和第一单桩的长度、直径、壁厚。
70.步骤s202：设第一塔架的塔底直径d
tn
的初始值为d
t0
，m节第一塔架的壁厚t
tn
的初始值均为t
t0
，第一单桩的泥面直径d
pn
的初始值为d
p0
，n节第一单桩的壁厚t
pn
的初始值均为t
p0
。
71.步骤s203：计算整体结构的频率和泥面转角。
72.步骤s204：确定是否满足直径收敛准则。若不满足直径收敛准则，执行步骤s205；若满足直径收敛准则，执行步骤s206及后续相关步骤。
73.步骤s205：针对每一第一塔架和第一单桩的直径执行：d
tn
＝d
tn-1
+
△
d，d
pn
＝d
pn-1
+
△
d；返回执行步骤s203。
74.步骤s206：确定得到第二塔架和第二单桩。
75.步骤s207：确定第二塔架的塔架校核参数和第二单桩的单桩校核参数。
76.步骤s208：确定所有第二塔架和所有第二单桩是否满足壁厚收敛准则。若所有第二塔架和所有第二单桩满足壁厚收敛准则，优化结束；若任意第二塔架和/或任意第二单桩不满足壁厚收敛准则，执行步骤s209。
77.步骤s209：针对不满足壁厚收敛准则的第二塔架第二单桩执行：t
tj,n
＝t
tj,n-1
+
△
t，t
pj,n
＝t
pj,n-1
+
△
t；返回执行步骤s207。
78.需要说明的是，步骤s201至步骤s209的执行原理详见上述本发明实施例图1中的内容，在此不再赘述。
79.采用本方案上述方式对壁厚进行优化时，对壁厚进行同步优化的优化过程详见图3示出的对壁厚进行同步优化的优化过程示意图。
80.通过图3示出的内容可见，在每一轮迭代壁厚的过程中，仅针对不满足壁厚收敛条件的第二塔架和第二单桩的壁厚(即图3中不满足收敛条件的壁厚)增加
△
t(第一预设步长)。
81.结合上述图1至图3的内容可见，本方案将第二塔架和第二单桩的壁厚列成一个向
量，同时为壁厚赋予一个较小的初始值；对第二塔架和第二单桩进行校核以得到塔架校核参数和单桩校核参数。根据塔架校核参数和单桩校核参数，确定哪些第二塔架和哪些第二单桩的壁厚需要增加第一预设步长，以及确定哪些第二塔架和哪些第二单桩已满足壁厚收敛准则(表征相应的壁厚不需要增加第一预设步长)。
82.设一共有50段塔架和40段单桩，采用本方案对第二塔架和第二单桩的壁厚进行优化时，每段平均要优化20次(最多40次最少5次)，则总共需要迭代40次即可，本方案的迭代次数要远小于上述提及的传统算法迭代1800次的迭代次数。本方案采用数组与矩阵对壁厚进行优化，能够提高计算效率和减少迭代的时间。
83.与上述本发明实施例提供的一种风机的塔架和单桩的优化方法相对应，参见图4，本发明实施例还提供了一种风机的塔架和单桩的优化系统的结构框图，该优化系统包括：优化单元401、第一确定单元402、第二确定单元403、处理单元404；
84.优化单元401，用于对风机的第一塔架和第一单桩的直径进行迭代优化，以得到满足预设的直径收敛准则的第二塔架和第二单桩。
85.第一确定单元402，用于根据第二塔架和第二单桩的壁厚，确定每一第二塔架的塔架校核参数和每一第二单桩的单桩校核参数，塔架校核参数包含第二塔架的极限强度、屈曲强度和疲劳强度，单桩校核参数包含第二单桩的桩uc值和疲劳强度，uc值用于评估强度。
86.第二确定单元403，用于根据塔架校核参数和单桩校核参数，确定不满足预设的壁厚收敛准则的第二塔架和/或所述第二单桩。
87.处理单元404，用于将不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚增加第一预设步长，返回执行第一确定单元402，直至所有第二塔架和所有第二单桩满足壁厚收敛准则。
88.在本发明实施例中，根据第二塔架和第二单桩的壁厚计算塔架校核参数和单桩校核参数。基于塔架校核参数和单桩校核参数确定不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩。增加不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚，并返回执行根据第二塔架和第二单桩的壁厚计算塔架校核参数和单桩校核参数，直至所有第二塔架和所有第二单桩满足壁厚收敛准则。每次迭代仅增加不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚，能够减少迭代计算的次数，从而降低计算时间和计算资源。
89.优选的，结合图4示出的内容，第二确定单元403包括第一确定模块和第二确定模块；各个模块的执行原理如下：
90.第一确定模块，用于针对每一第二塔架，若第二塔架的塔架校核参数大于相应的结构裕度系数，确定第二塔架不满足预设的壁厚收敛准则。
91.一些实施例中，塔架校核参数相应的结构裕度系数包括：分别与第二塔架的极限强度、屈曲强度和疲劳强度对应的第一结构裕度系数、第二结构裕度系数和第三结构裕度系数。
92.第二确定模块，用于针对每一第二单桩，若第二单桩的单桩校核参数大于相应的结构裕度系数，确定第二单桩不满足壁厚收敛准则。
93.一些实施例中，单桩校核参数相应的结构裕度系数包括：分别与第二单桩的uc值和疲劳强度对应的第四结构裕度系数和第五结构裕度系数。
94.优选的，结合图4示出的内容，该优化系统还包括：
95.输出单元，用于当所有第二塔架和所有第二单桩满足壁厚收敛准则，输出所有第二塔架和所有第二单桩的直径和壁厚。
96.优选的，结合图4示出的内容，优化单元401包括计算模块、确定模块和处理模块；各个模块的执行原理如下：
97.计算模块，用于根据风机的第一塔架和第一单桩的直径，计算整体结构的频率和泥面转角。
98.确定模块，用于若整体结构的频率和泥面转角满足预设的直径收敛准则，确定第一塔架和第一单桩为满足直径收敛准则的第二塔架和第二单桩。
99.处理模块，用于若整体结构的频率和泥面转角不满足直径收敛准则，将所有第一塔架和所有第一单桩的直径增加第二预设步长，返回执行计算模块。
100.综上所述，本发明实施例提供一种风机的塔架和单桩的优化方法及系统，根据第二塔架和第二单桩的壁厚计算塔架校核参数和单桩校核参数。基于塔架校核参数和单桩校核参数确定不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩。增加不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚，并返回执行根据第二塔架和第二单桩的壁厚计算塔架校核参数和单桩校核参数，直至所有第二塔架和所有第二单桩满足壁厚收敛准则。每次迭代仅增加不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚，能够减少迭代计算的次数，从而降低计算时间和计算资源。
101.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
102.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
103.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种风机的塔架和单桩的优化方法，其特征在于，所述方法包括：对风机的第一塔架和第一单桩的直径进行迭代优化，以得到满足预设的直径收敛准则的第二塔架和第二单桩；根据所述第二塔架和所述第二单桩的壁厚，确定每一所述第二塔架的塔架校核参数和每一所述第二单桩的单桩校核参数，所述塔架校核参数包含所述第二塔架的极限强度、屈曲强度和疲劳强度，所述单桩校核参数包含所述第二单桩的uc值和疲劳强度，所述uc值用于评估强度；根据所述塔架校核参数和所述单桩校核参数，确定不满足预设的壁厚收敛准则的所述第二塔架和/或所述第二单桩；将不满足所述壁厚收敛准则的所述第二塔架和/或所述第二单桩的壁厚增加第一预设步长，返回执行根据所述第二塔架和所述第二单桩的壁厚，确定每一所述第二塔架的塔架校核参数和每一所述第二单桩的单桩校核参数这一步骤，直至所有所述第二塔架和所有所述第二单桩满足所述壁厚收敛准则。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述塔架校核参数和所述单桩校核参数，确定不满足预设的壁厚收敛准则的所述第二塔架和/或所述第二单桩，包括：针对每一第二塔架，若所述第二塔架的所述塔架校核参数大于相应的结构裕度系数，确定所述第二塔架不满足预设的壁厚收敛准则；针对每一第二单桩，若所述第二单桩的所述单桩校核参数大于相应的结构裕度系数，确定所述第二单桩不满足所述壁厚收敛准则。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述塔架校核参数相应的结构裕度系数包括：分别与所述第二塔架的极限强度、屈曲强度和疲劳强度对应的第一结构裕度系数、第二结构裕度系数和第三结构裕度系数；所述单桩校核参数相应的结构裕度系数包括：分别与所述第二单桩的uc值和疲劳强度对应的第四结构裕度系数和第五结构裕度系数。4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所有所述第二塔架和所有所述第二单桩满足所述壁厚收敛准则，输出所有所述第二塔架和所有所述第二单桩的直径和壁厚。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对风机的第一塔架和第一单桩的直径进行迭代优化，以得到满足预设的直径收敛准则的第二塔架和第二单桩，包括：根据风机的第一塔架和第一单桩的直径，计算整体结构的频率和泥面转角；若所述整体结构的频率和泥面转角满足预设的直径收敛准则，确定所述第一塔架和所述第一单桩为满足所述直径收敛准则的第二塔架和第二单桩；若所述整体结构的频率和泥面转角不满足所述直径收敛准则，将所有所述第一塔架和所有所述第一单桩的直径增加第二预设步长，返回执行根据风机的第一塔架和第一单桩的直径，计算整体结构的频率和泥面转角这一步骤。6.一种风机的塔架和单桩的优化系统，其特征在于，所述系统包括：优化单元，用于对风机的第一塔架和第一单桩的直径进行迭代优化，以得到满足预设的直径收敛准则的第二塔架和第二单桩；第一确定单元，用于根据所述第二塔架和所述第二单桩的壁厚，确定每一所述第二塔架的塔架校核参数和每一所述第二单桩的单桩校核参数，所述塔架校核参数包含所述第二
塔架的极限强度、屈曲强度和疲劳强度，所述单桩校核参数包含所述第二单桩的uc值和疲劳强度，所述uc值用于评估强度；第二确定单元，用于根据所述塔架校核参数和所述单桩校核参数，确定不满足预设的壁厚收敛准则的所述第二塔架和/或所述第二单桩；处理单元，用于将不满足所述壁厚收敛准则的所述第二塔架和/或所述第二单桩的壁厚增加第一预设步长，返回执行所述第一确定单元，直至所有所述第二塔架和所有所述第二单桩满足所述壁厚收敛准则。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二确定单元包括：第一确定模块，用于针对每一第二塔架，若所述第二塔架的所述塔架校核参数大于相应的结构裕度系数，确定所述第二塔架不满足预设的壁厚收敛准则；第二确定模块，用于针对每一第二单桩，若所述第二单桩的所述单桩校核参数大于相应的结构裕度系数，确定所述第二单桩不满足所述壁厚收敛准则。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述塔架校核参数相应的结构裕度系数包括：分别与所述第二塔架的极限强度、屈曲强度和疲劳强度对应的第一结构裕度系数、第二结构裕度系数和第三结构裕度系数；所述单桩校核参数相应的结构裕度系数包括：分别与所述第二单桩的uc值和疲劳强度对应的第四结构裕度系数和第五结构裕度系数。9.根据权利要求6-8中任一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：输出单元，用于当所有所述第二塔架和所有所述第二单桩满足所述壁厚收敛准则，输出所有所述第二塔架和所有所述第二单桩的直径和壁厚。10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述优化单元包括：计算模块，用于根据风机的第一塔架和第一单桩的直径，计算整体结构的频率和泥面转角；确定模块，用于若所述整体结构的频率和泥面转角满足预设的直径收敛准则，确定所述第一塔架和所述第一单桩为满足所述直径收敛准则的第二塔架和第二单桩；处理模块，用于若所述整体结构的频率和泥面转角不满足所述直径收敛准则，将所有所述第一塔架和所有所述第一单桩的直径增加第二预设步长，返回执行所述计算模块。

技术总结
本发明提供了一种风机的塔架和单桩的优化方法及系统，对风机的第一塔架和第一单桩的直径进行迭代优化，得到满足直径收敛准则的第二塔架和第二单桩；根据第二塔架和第二单桩的壁厚，确定第二塔架的塔架校核参数和第二单桩的单桩校核参数；根据塔架校核参数和单桩校核参数，确定不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩；将不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚增加第一预设步长，返回执行确定第二塔架的塔架校核参数和第二单桩的单桩校核参数，直至所有第二塔架和第二单桩满足壁厚收敛准则。本方案每次迭代仅增加不满足壁厚收敛准则的第二塔架和/或第二单桩的壁厚，能够减少迭代计算的次数，从而降低计算时间和计算资源。间和计算资源。间和计算资源。


技术研发人员：周昳鸣 沈正华 方埭 傅望安 庞胜林 陈建军 刘瑞超 冯雪娇 吕睿
受保护的技术使用者：华能（浙江）能源开发有限公司清洁能源分公司 华能海上风电科学技术研究有限公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/9/14